糠醛裝置二效塔底泵的故障分析

摘 要：糠醛二效塔底泵頻繁的檢修嚴(yán)重影響了裝置的平穩(wěn)生產(chǎn)。仔細(xì)分析了機(jī)泵故障是由幾個(gè)方面相互影響造成，如糠醛結(jié)焦、介質(zhì)汽化、安裝不良等原因。對(duì)以上原因，提出了針對(duì)性的改進(jìn)措施。通過(guò)這些措施，可大幅提高密封使用壽命，滿足裝置安全平穩(wěn)生產(chǎn)要求。

關(guān)鍵詞：糠醛；結(jié)焦；措施

南陽(yáng)能化公司糠醛精制裝置設(shè)計(jì)處理能力10萬(wàn)噸/年，是蠟產(chǎn)品和潤(rùn)滑油產(chǎn)品的前置工序。糠醛是無(wú)色澄清的油狀液體，常壓下沸點(diǎn)161℃，氧化安定性、熱安定性差。在溶劑精制的生產(chǎn)過(guò)程中，由于系統(tǒng)內(nèi)存在水和空氣，在高溫的條件下，糠醛氧化成過(guò)氧化糠酸，糠酸使糠醛顏色由黃色變?yōu)樽厣蛘吆谏詈蠓纸庋趸s合成焦。又能使原料油中不飽和烴氧化成環(huán)氧化合物，環(huán)氧化合物在過(guò)氧化糠醛酸的作用下，環(huán)氧環(huán)裂開(kāi)聚合成焦，這就是糠醛裝置腐蝕結(jié)焦的主要原因。該泵為二效塔底液進(jìn)加熱爐的進(jìn)料泵，一旦故障將出現(xiàn)爐出口溫度波動(dòng)，影響整個(gè)裝置換熱，導(dǎo)致生產(chǎn)波動(dòng)。

1 二效塔底泵運(yùn)行狀況

此泵型號(hào)為65AY100，機(jī)械密封為DBM55波紋管密封，介質(zhì)為185℃的 二效塔底液（糠醛35%，廢油65%）。機(jī)泵為單端面密封，無(wú)任何輔助設(shè)施。機(jī)泵設(shè)計(jì)安裝兩臺(tái)，一用一備。

此泵統(tǒng)計(jì)運(yùn)行7個(gè)月，累計(jì)故障12次。主要故障是密封泄漏10次、聯(lián)軸器損壞1次、葉輪泵殼汽蝕1次。

2 二效塔底泵故障原因分析

密封的效果全靠端面液膜的有效穩(wěn)定生成，液膜被破壞，機(jī)封就會(huì)泄漏。影響液膜的因素有密封表面的平面度和光潔度，適當(dāng)?shù)膲壕o力，穩(wěn)定的氣液相組成。

該泵在檢修拆檢時(shí)可見(jiàn)軸上角縫隙處，密封面、波紋管內(nèi)外兩側(cè)均有焦粒生成，葉輪、軸套在軸上被粘死，每次拆卸必須破壞泵軸、軸套。因此糠醛結(jié)焦是機(jī)封失效的主要因素。

當(dāng)焦粒生成在波紋管上時(shí)，將逐漸填滿波紋管彈性褶壁，造成波紋管彈性補(bǔ)償失效。在軸竄的作用下，液膜壓緊力的變化直接破壞液膜，導(dǎo)致液膜失效。

密封面在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)生成大量的機(jī)械熱，而密封沒(méi)有沖洗，密封腔處于泵殼最低壓的部位，介質(zhì)無(wú)法流動(dòng)，溫升加劇結(jié)焦生成，焦粒硬度很高，直接研磨密封面，密封面光潔度破壞，從而導(dǎo)致端面液膜破壞。

該泵介質(zhì)溫度180℃，略低于糠醛在該壓力下的汽化溫度，但在泵葉輪入口壓力很低，由于平衡孔的存在造成密封腔壓力等于葉輪入口壓力，此時(shí)密封腔溫度大于糠醛該壓力下的汽化介質(zhì)在密封面汽化，導(dǎo)致液膜壓力失衡，破壞端面液膜引起泄漏。

早期的密封泄漏以糠醛以氣態(tài)形式泄漏，密封有冒煙現(xiàn)象，軸承箱為防兩端漏油有微負(fù)壓改造，泄漏的糠醛氣被吸入軸承箱，既破壞了油質(zhì)，又引起軸承生焦，加劇了軸承損壞。軸承損壞又引起軸竄加劇，同樣導(dǎo)致密封液膜破壞而引起密封泄漏。

機(jī)泵聯(lián)軸器為輪胎聯(lián)軸器，該連軸器的特點(diǎn)是減震性能優(yōu)良，但這導(dǎo)致鉗工在安裝時(shí)找正馬虎。在幾次聯(lián)軸器螺栓斷裂后檢測(cè)的對(duì)中偏差超標(biāo)，螺栓承受剪切力加大，引起聯(lián)軸器失效。

機(jī)泵電機(jī)有變頻系統(tǒng)，在正常流速下，轉(zhuǎn)速較低，葉輪入口吸力不大，不易發(fā)生汽蝕。但當(dāng)液面波動(dòng)或提量時(shí)，隨著轉(zhuǎn)速提高，流量加大，葉輪抽力也加大，葉輪入口壓力則下降至糠醛在該壓力下的汽化點(diǎn)，此時(shí)機(jī)泵將有明顯汽蝕。糠醛結(jié)焦造成入口管路管徑變細(xì)，過(guò)濾器堵塞，降低了裝置的有效汽蝕余量，引起機(jī)泵汽蝕和抽空，造成泵殼穿孔、葉輪破損和密封泄漏。

過(guò)期的密封由于受到冷熱、光照或潮濕環(huán)境的影響，如果存放不當(dāng)，會(huì)造成密封面平面度不達(dá)標(biāo)，密封圈老化引起密封泄漏。在5.11的檢修中，使用了兩套過(guò)期密封，安裝后立即泄漏。后經(jīng)檢查，密封面已經(jīng)扭曲不平，屬于過(guò)期產(chǎn)品。

3 采取措施

針對(duì)以上的原因，我們將采取針對(duì)性在工藝控制和設(shè)備改造方面采取措施進(jìn)行治。

糠醛結(jié)焦問(wèn)題無(wú)法杜絕，但可以通過(guò)裝置優(yōu)化工藝來(lái)控制結(jié)焦的速度。首先提高脫氣塔的真空度，使原料脫氣脫水更加充分。原料換罐切水要及時(shí)，嚴(yán)禁帶水原料進(jìn)入系統(tǒng)。濕糠醛罐和糠醛罐使用氮封，防止糠醛氧化。在適當(dāng)?shù)臈l件下可用氮?dú)馄岽嬲羝幔乐箍啡┭趸Y(jié)焦。其次控制好爐出口溫度，防止糠醛因超溫結(jié)焦。或用蒸汽加熱代替加熱爐，降低熱交換的溫差，使加熱溫度更好控制。

為防止軸承損壞，可以采用油霧潤(rùn)滑技術(shù)，既大幅減少了油品消耗，也防止泵基座油污沾染。油霧潤(rùn)滑使用正壓油霧在軸承箱內(nèi)對(duì)軸承潤(rùn)滑，防止灰塵顆粒進(jìn)入。油霧自集油箱和軸承箱兩側(cè)排出，不與其他介質(zhì)二次接觸，防止油品污染，延長(zhǎng)軸承使用壽命。

對(duì)機(jī)械密封系統(tǒng)進(jìn)行改造。將單端面機(jī)械密封改為雙端面機(jī)械密封并投用自沖洗冷卻線。自沖洗冷卻線自泵出口經(jīng)φ3mm節(jié)流孔板（控制流量，防止溫度下降導(dǎo)致工藝參數(shù)改變），然后至冷卻器，再經(jīng)機(jī)封壓蓋自沖洗孔進(jìn)入一級(jí)介質(zhì)密封腔。由于泵出入口壓差，自沖洗液經(jīng)過(guò)冷卻器降溫后（80-100℃）進(jìn)入介質(zhì)密封腔，使密封腔介質(zhì)強(qiáng)制流動(dòng)，防止焦粒在波紋管上堆積，不但降低了密封腔的溫度，還可以通過(guò)平衡孔來(lái)降低葉輪入口的溫度。這樣既改善了密封端面因熱產(chǎn)生結(jié)焦，防止密封端面研磨損壞，也改善了機(jī)泵的汽蝕情況，防止因介質(zhì)密封端面液膜的破壞而導(dǎo)致的一級(jí)密封泄漏。二級(jí)密封腔壓蓋出口接冷卻器，然后進(jìn)入蓄能罐，再由蓄能罐出口回二級(jí)密封腔。蓄能罐底部充滿潤(rùn)滑油，上部靠彈性氣包提供罐內(nèi)壓力（大于一級(jí)介質(zhì)密封腔壓力）。封油密封腔內(nèi)的油通過(guò)機(jī)封軸套上的泵送環(huán)在蓄能罐和密封腔、冷卻器間循環(huán)流動(dòng)，通過(guò)冷卻器器的降溫（60℃），給一級(jí)密封波紋管和端面外側(cè)進(jìn)行冷卻，可防止波紋管材質(zhì)蠕變，彈性下降。蓄能罐內(nèi)壓力略大于介質(zhì)密封腔壓力，阻止介質(zhì)往二級(jí)密封泄漏，當(dāng)蓄能罐壓力下降后，可以通過(guò)手動(dòng)補(bǔ)油泵提升壓力。潤(rùn)滑油在二級(jí)密封腔的存在，阻止了糠醛與空氣直接接觸，防止糠醛氧化結(jié)焦。

提高鉗工的安裝質(zhì)量，使其軸竄和對(duì)中偏差均在檢修規(guī)范許可范圍之內(nèi)。安裝前對(duì)機(jī)封進(jìn)行質(zhì)量檢查，杜絕不合格配件使用。

機(jī)泵汽蝕嚴(yán)重的情況下可通過(guò)改型解決。Y型泵抗汽蝕能力差，可改型為GY型管道泵，減少入口彎道阻力，還可以加裝誘導(dǎo)輪來(lái)提升機(jī)泵抗汽蝕能力。抬高抽出塔控制液面，定期清理入口過(guò)濾器，如果管線結(jié)焦嚴(yán)重則需要更換管線，通過(guò)以上手段提高裝置有效汽蝕余量。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)上述的措施，有效地延長(zhǎng)了二效塔底泵的檢修周期，節(jié)約了配件人工等檢修費(fèi)用，保證了裝置的平穩(wěn)運(yùn)行。

作者簡(jiǎn)介：劉靖安，2001年畢業(yè)于蘭州石化學(xué)校，設(shè)備工程師，現(xiàn)從事煉化設(shè)備管理。